(57)【要約】【課題】光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が向上された太陽電池を提供すること。【解決手段】第１導電型の半導体基板６ａと、半導体基板６ａの第１表面Ｍ１ａ上に設けられた第１電極２ａと、半導体基板６ａの第２表面Ｍ２ａ上に設けられた第２導電型の半導体領域８ａと、半導体領域８ａ上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ａを有するナノコラム領域９ａと、ナノコラム領域９ａ上に設けられており、前記複数のナノコラム１０ａに接続されたＩｎＧａＮ領域１８ａと、ＩｎＧａＮ領域１８ａ上に設けられた第２電極２４ａとを備える。【選択図】図１
2007324324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、
前記半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記半導体基板と前記半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体領域から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、
前記ＩｎＧａＮ領域は、前記複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、
前記第２のＩｎＧａＮ部は、前記第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、
前記第１のＩｎＧａＮ部と前記第２のＩｎＧａＮ部とは第３のｐｎ接合を形成し、
前記半導体基板の材料のバンドギャップは、前記ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、
前記半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続された第２電極と
を備え、
前記半導体基板と前記半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体領域から前記第２電極に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、
前記半導体基板の材料のバンドギャップは、前記ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、
前記半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記半導体基板と前記半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体領域から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、
前記半導体基板の材料のバンドギャップは、前記ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項４】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、
前記半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記半導体基板と前記半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、
前記複数のナノコラムの各々は、前記半導体領域から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、
前記ＩｎＧａＮ領域は、前記複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、
前記第２のＩｎＧａＮ部は、前記第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、
前記第１のＩｎＧａＮ部と前記第２のＩｎＧａＮ部とは第２のｐｎ接合を形成し、
前記半導体基板の材料のバンドギャップは、前記ＩｎＧａＮ領域の材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項５】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続された第２電極と
を備え、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体基板から前記第２電極に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項６】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体基板から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項７】
第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、
前記第１表面上に設けられた第１電極と、
前記第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記複数のナノコラムの各々は、前記半導体基板から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、
前記ＩｎＧａＮ領域は、前記複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、
前記第２のＩｎＧａＮ部は、前記第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、
前記第１のＩｎＧａＮ部と前記第２のＩｎＧａＮ部とは第１のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項８】
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記半導体基板から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする請求項７に記載の太陽電池。
【請求項９】
第１電極と、
前記第１電極上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記第１電極から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項１０】
第１電極と、
前記第１電極上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、
前記ナノコラム領域上に設けられており、前記複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、
前記ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極と
を備え、
前記複数のナノコラムの各々は、前記第１電極から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、
前記ＩｎＧａＮ領域は、前記複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、
前記第２のＩｎＧａＮ部は、前記第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、
前記第１のＩｎＧａＮ部と前記第２のＩｎＧａＮ部とは第１のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする太陽電池。
【請求項１１】
前記複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、
前記第１導電型のナノコラム部と前記第２導電型のナノコラム部とは、前記第１電極から前記ＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする請求項１０に記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、短波長領域の光エネルギーを電気エネルギーに効率良く変換できる太陽電池の開発が行われている。このような太陽電池には、ワイドバンドギャップを有する窒素化合物系の半導体が好適である。特許文献１には、窒化ガリウム系化合物から成る半導体領域を有する半導体素子（太陽電池）が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１１１０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、窒化ガリウム系化合物から成る半導体領域は、バルク状の場合だと、比較的高い転位密度を有する。転位密度が高いと光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が低下する。そこで、本発明は、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が向上された太陽電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、半導体基板と半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、ＩｎＧａＮ領域は、複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、第２のＩｎＧａＮ部は、第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、第１のＩｎＧａＮ部と第２のＩｎＧａＮ部とは第３のｐｎ接合を形成し、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする。
【０００５】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板と半導体領域とにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラムのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【０００６】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続された第２電極とを備え、半導体基板と半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域から第２電極に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板と半導体領域とにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラムのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【０００８】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、半導体基板と半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成し、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする。
【０００９】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板の材料のバンドギャップは、ナノコラムの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板と半導体領域とにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラムのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【００１０】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられた第２導電型の半導体領域と、半導体領域上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、半導体基板と半導体領域とは第１のｐｎ接合を形成し、複数のナノコラムの各々は、半導体領域からＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、ＩｎＧａＮ領域は、複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、第２のＩｎＧａＮ部は、第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、第１のＩｎＧａＮ部と第２のＩｎＧａＮ部とは第２のｐｎ接合を形成し、半導体基板の材料のバンドギャップは、ＩｎＧａＮ領域の材料のバンドギャップと異なる、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、半導体基板の材料のバンドギャップは、ＩｎＧａＮ領域の材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板と半導体領域とにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラムのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。
【００１２】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続された第２電極とを備え、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板から第２電極に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【００１４】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【００１６】
本発明は、第１表面と該第１表面の反対側にある第２表面とを有する第１導電型の半導体基板と、第１表面上に設けられた第１電極と、第２表面上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、複数のナノコラムの各々は、半導体基板からＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、ＩｎＧａＮ領域は、複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、第２のＩｎＧａＮ部は、第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、第１のＩｎＧａＮ部と第２のＩｎＧａＮ部とは第１のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００１７】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。
【００１８】
本発明は、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第２のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００１９】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【００２０】
本発明は、第１電極と、第１電極上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、第１電極からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共にｐｎ接合を形成する、。
【００２１】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【００２２】
本発明は、第１電極と、第１電極上に設けられており、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラムを有するナノコラム領域と、ナノコラム領域上に設けられており、複数のナノコラムに接続されたＩｎＧａＮ領域と、ＩｎＧａＮ領域上に設けられた第２電極とを備え、複数のナノコラムの各々は、第１電極からＩｎＧａＮ領域に向かって延びており、ＩｎＧａＮ領域は、複数のナノコラムに接続された第１のＩｎＧａＮ部と、該第１のＩｎＧａＮ部上に設けられた第２のＩｎＧａＮ部とを有し、第２のＩｎＧａＮ部は、第１のＩｎＧａＮ部と異なる導電型を示し、第１のＩｎＧａＮ部と第２のＩｎＧａＮ部とは第１のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００２３】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。
【００２４】
本発明は、複数のナノコラムの各々は、一又は複数の第１導電型のナノコラム部と一又は複数の第２導電型のナノコラム部とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、第１電極からＩｎＧａＮ領域に向かって順に設けられていると共に第１のｐｎ接合を形成する、ことを特徴とする。
【００２５】
本発明の太陽電池は、窒化ガリウム系化合物から成るナノコラムを有する。このナノコラムは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラムのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラムに設けられる。このため、ナノコラムに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が向上された太陽電池が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００２８】
＜第１実施形態＞
図１（ａ）を参照して、第１実施形態に係る太陽電池１ａの構成を説明する。太陽電池１ａは、第１電極２ａと、第１導電型の半導体基板６ａとを備える。半導体基板６ａは、第１表面Ｍ１ａと第１表面Ｍ１ａの反対側にある第２表面Ｍ２ａとを有する。第１電極２ａは、第１表面Ｍ１ａ上に設けられている。第１電極２ａの材料は、半導体基板６ａがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ａがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ａがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ａがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ａは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ａは、半導体基板６ａの第２表面Ｍ２ａ上に設けられた第２導電型の半導体領域８ａと、半導体領域８ａ上に設けられたナノコラム領域９ａとを更に備える。半導体領域８ａは、半導体基板６ａがシリコンの場合にはシリコンから成り、半導体基板６ａがＧａＡｓの場合にはＧａＡｓから成る。半導体基板６ａと半導体領域８ａとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム領域９ａは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ａを有する。太陽電池１ａは、ナノコラム領域９ａ上に設けられた第２電極２４ａを更に備える。第２電極２４ａの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。第２電極２４ａは、図２に示すように複数のナノコラム１０ａに接続されている。
【００２９】
ナノコラム１０ａは、半導体領域８ａから第２電極２４ａに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ａは、半導体領域８ａから第２電極２４ａに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ａと第２導電型の第２ナノコラム部１４ａとを有する。第１ナノコラム部１２ａは半導体領域８ａ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ａは第１ナノコラム部１２ａの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ａと第２ナノコラム部１４ａとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ａは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ａを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ａを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域８ａから第２電極２４ａに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ａに設けることが可能である。また、半導体基板６ａの材料（Ｓｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ａの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。実際、半導体基板６ａと半導体領域８ａとにより形成されるｐｎ接合によって、比較的長い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。これに対し、ナノコラム１０ａは、比較的短い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。なお、第１導電型をｎ型とすると共に第２導電型をｐ型としてもよいし、第１導電型をｐ型とすると共に第２導電型をｎ型としてもよい（下記第２〜第１１実施形態において同じ）。
【００３０】
次に、図３を参照して、第１実施形態に係る太陽電池１ａの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程では、まず、第１導電型の半導体基板６ａを用意する。次に、図３（ｂ）に示す工程では、半導体基板６ａの第２表面Ｍ１ａ上に第２導電型の半導体領域８ａを形成する。この後、図３（ｃ）に示す工程では、半導体領域８ａ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ａを形成する。そして、図３（ｄ）に示す工程では、複数の第１ナノコラム部１２ａの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ａを形成する。第１ナノコラム部１２ａと第２ナノコラム部１４ａとはナノコラム１０ａを成す。そして、図３（ｅ）に示す工程では、複数のナノコラム１０ａから成るナノコラム領域９ａ上に、第２電極２４ａを形成すると共に、半導体基板６ａの第２表面Ｍ２ａ上に第１電極２ａを形成する。第２電極２４ａの形成方法を図４に示す。図４（ａ）に示すように、第２電極２４ａの材料を鉛直軸Ａ１に沿ってナノコラム領域９ａ上に供給する。この第２電極２４ａの材料は、ナノコラム領域９ａ上に供給されている時には指向性を有しており、供給後に固化する。これにより、複数の第２ナノコラム部１４ａが第２電極２４ａに接続される。この場合、図４（ｂ）に示すように、鉛直軸Ａ１に対し、ナノコラム１０ａの軸Ａ２（第１ナノコラム部１２ａと第２ナノコラム部１４ａとを通る軸）が所定角度θ（例えば２度〜６０度程度が好ましい）だけ傾けられる。第２電極２４ａの材料は指向性を有しているので、第２電極２４ａの材料がナノコラム１０ａ間に入り込み、第２電極２４ａが第１ナノコラム部１２ａや半導体領域８ａに接続される、という事態が回避できる。そして、図中符号Ａ３に示す向きにダイシングすることにより太陽電池１ａを得る。
【００３１】
以上説明したように、太陽電池１ａは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ａを有する。このナノコラム１０ａは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ａのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板６ａの材料（例えばＳｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ａの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板６ａと半導体領域８ａとにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラム１０ａのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ａに設けられる。このため、ナノコラム１０ａに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ａにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ａにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
図１（ｂ）を参照して、第２実施形態に係る太陽電池１ｂの構成を説明する。太陽電池１ｂは、第１電極２ｂと、第１導電型の半導体基板６ｂとを備える。半導体基板６ｂは、第１表面Ｍ１ｂと第１表面Ｍ１ｂの反対側にある第２表面Ｍ２ｂとを有する。第１電極２ｂは、第１表面Ｍ１ｂ上に設けられている。第１電極２ｂの材料は、半導体基板６ｂがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｂがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｂがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｂがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｂは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｂは、半導体基板６ｂの第２表面Ｍ２ｂ上に設けられた第２導電型の半導体領域８ｂと、半導体領域８ｂ上に設けられたナノコラム領域９ｂとを更に備える。半導体領域８ｂは、半導体基板６ｂがシリコンの場合にはシリコンから成り、半導体基板６ｂがＧａＡｓの場合にはＧａＡｓから成る。半導体基板６ｂと半導体領域８ｂとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム領域９ｂは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｂを有する。太陽電池１ｂは、ナノコラム領域９ｂ上に設けられた第２導電型のＩｎＧａＮ領域１８ｂを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｂは、複数のナノコラム１０ｂに接続されている。太陽電池１ｂは、ＩｎＧａＮ領域１８ｂ上に設けられた第２電極２４ｂを更に備える。第２電極２４ｂの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００３３】
ナノコラム１０ｂは、半導体領域８ｂからＩｎＧａＮ領域１８ｂに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｂは、半導体領域８ｂからＩｎＧａＮ領域１８ｂに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｂと第２導電型の第２ナノコラム部１４ｂとを有する。第１ナノコラム部１２ｂは半導体領域８ｂ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｂは第１ナノコラム部１２ｂの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｂと第２ナノコラム部１４ｂとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｂは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｂを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｂを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域８ｂからＩｎＧａＮ領域１８ｂに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｂに設けることが可能である。また、半導体基板６ｂの材料（Ｓｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ｂの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。実際、半導体基板６ｂと半導体領域８ｂとにより形成されるｐｎ接合によって、比較的長い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。これに対し、ナノコラム１０ｂは、比較的短い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。
【００３４】
次に、第２実施形態に係る太陽電池１ｂの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｂを用意する。次に、図３（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板６ｂの第２表面Ｍ１ｂ上に第２導電型の半導体領域８ｂを形成する。半導体領域８ｂの形成の後、図３（ｃ）に示す工程と同様に、半導体領域８ｂ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｂを形成する。そして、図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｂの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｂを形成する。第１ナノコラム部１２ｂと第２ナノコラム部１４ｂとはナノコラム１０ｂを成す。ナノコラム１０ｂの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｂの端部にＩｎＧａＮ領域１８ｂを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｂがＩｎＧａＮ領域１８ｂに接続される。ＩｎＧａＮ領域１８ｂの形成の後、半導体基板６ｂの第１表面Ｍ１ｂ上に第１電極２ｂを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｂ上に第２電極２４ｂを形成する。第１電極２ｂ及び第２電極２４ｂの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｂを得る。
【００３５】
以上説明したように、太陽電池１ｂは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｂを有する。このナノコラム１０ｂは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｂのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板６ｂの材料（例えばＳｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ｂの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板６ｂと半導体領域８ｂとにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラム１０ｂのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｂに設けられる。このため、ナノコラム１０ｂに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｂやＩｎＧａＮ領域１８ｂにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｂやＩｎＧａＮ領域１８ｂにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図１（ｃ）を参照して、第３実施形態に係る太陽電池１ｃの構成を説明する。太陽電池１ｃは、第１電極２ｃと、第１導電型の半導体基板６ｃとを備える。半導体基板６ｃは、第１表面Ｍ１ｃと第１表面Ｍ１ｃの反対側にある第２表面Ｍ２ｃとを有する。第１電極２ｃは、第１表面Ｍ１ｃ上に設けられている。第１電極２ｃの材料は、半導体基板６ｃがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｃがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｃがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｃがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｃは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｃは、半導体基板６ｃの第２表面Ｍ２ｃ上に設けられた第２導電型の半導体領域８ｃと、半導体領域８ｃ上に設けられたナノコラム領域９ｃとを更に備える。半導体領域８ｃは、半導体基板６ｃがシリコンの場合にはシリコンから成り、半導体基板６ｃがＧａＡｓの場合にはＧａＡｓから成る。半導体基板６ｃと半導体領域８ｃとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム領域９ｃは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｃを有する。太陽電池１ｃは、ナノコラム領域９ｃ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｃを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｃは、複数のナノコラム１０ｃに接続されている。太陽電池１ｃは、ＩｎＧａＮ領域１８ｃ上に設けられた第２電極２４ｃを更に備える。第２電極２４ｃの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００３７】
ナノコラム１０ｃは、半導体領域８ｃからＩｎＧａＮ領域１８ｃに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｃは、第１導電型を示す。ＩｎＧａＮ領域１８ｃは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｃと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｃとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｃは、ナノコラム領域９ｃ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｃは、複数のナノコラム１０ｃに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｃは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｃ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｃと第２のＩｎＧａＮ部２２ｃとは、ｐｎ接合を形成する。また、半導体基板６ｃの材料（Ｓｉ）のバンドギャップは、ＩｎＧａＮ領域１８ｃの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。実際、半導体基板６ｃと半導体領域８ｃとにより形成されるｐｎ接合によって、比較的長い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。これに対し、ＩｎＧａＮ領域１８ｃは、比較的短い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。
【００３８】
次に、第３実施形態に係る太陽電池１ｃの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｃを用意する。次に、図３（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板６ｃの第２表面Ｍ１ｃ上に第２導電型の半導体領域８ｃを形成する。半導体領域８ｃの形成の後、半導体領域８ｃ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数のナノコラム１０ｃを形成する。そして、複数のナノコラム１０ｃの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｃを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｃ上に第２導電型の第２のＩｎＧａＮ部２２ｃを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｃがＩｎＧａＮ領域１８ｃに接続される。第１のＩｎＧａＮ部２０ｃ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｃはＩｎＧａＮ領域１８ｃを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｃの形成の後、半導体基板６ｃの第１表面Ｍ１ｃ上に第１電極２ｃを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｃ上（第２のＩｎＧａＮ部２２ｃ上）に第２電極２４ｃを形成する。第１電極２ｃ及び第２電極２４ｃの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｃを得る。
【００３９】
以上説明したように、太陽電池１ｃは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｃを有する。このナノコラム１０ｃは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、ナノコラム１０ｃやＩｎＧａＮ領域１８ｃにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｃやＩｎＧａＮ領域１８ｃにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００４０】
＜第４実施形態＞
図１（ｄ）を参照して、第４実施形態に係る太陽電池１ｄの構成を説明する。太陽電池１ｄは、第１電極２ｄと、第１導電型の半導体基板６ｄとを備える。半導体基板６ｄは、第１表面Ｍ１ｄと第１表面Ｍ１ｄの反対側にある第２表面Ｍ２ｄとを有する。第１電極２ｄは、第１表面Ｍ１ｄ上に設けられている。第１電極２ｄの材料は、半導体基板６ｄがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｄがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｄがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｄがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｄは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｄは、半導体基板６ｄの第２表面Ｍ２ｄ上に設けられた第２導電型の半導体領域８ｄと、半導体領域８ｄ上に設けられたナノコラム領域９ｄとを更に備える。半導体領域８ｄは、半導体基板６ｄがシリコンの場合にはシリコンから成り、半導体基板６ｄがＧａＡｓの場合にはＧａＡｓから成る。半導体基板６ｄと半導体領域８ｄとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム領域９ｄは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｄを有する。太陽電池１ｄは、ナノコラム領域９ｄ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｄを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｄは、複数のナノコラム１０ｄに接続されている。太陽電池１ｄは、ＩｎＧａＮ領域１８ｄ上に設けられた第２電極２４ｄを更に備える。第２電極２４ｄの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００４１】
ナノコラム１０ｄは、半導体領域８ｄからＩｎＧａＮ領域１８ｄに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｄは、半導体領域８ｄからＩｎＧａＮ領域１８ｄに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｄ、第２導電型の第２ナノコラム部１４ｄ及び第３ナノコラム部１６ｄとを有する。第１ナノコラム部１２ｄは半導体領域８ｄ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｄは第１ナノコラム部１２ｄの端部に設けられている。第３ナノコラム部１６ｄは第２ナノコラム部１４ｄの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｄと第２ナノコラム部１４ｄとは、ｐｎ接合を形成する。第２ナノコラム部１４ｄと第３ナノコラム部１６ｄとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｄは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｄ及び第３ナノコラム部１６ｄを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｄを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体領域８ｄからＩｎＧａＮ領域１８ｄに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｄに設けることが可能である。
【００４２】
ＩｎＧａＮ領域１８ｄは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｄと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｄとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｄは、ナノコラム領域９ｄ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｄは、複数のナノコラム１０ｄに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｄは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｄ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｄと第２のＩｎＧａＮ部２２ｄとは、ｐｎ接合を形成する。また、半導体基板６ｄの材料（Ｓｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ｄの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。実際、半導体基板６ｄと半導体領域８ｄとにより形成されるｐｎ接合によって、比較的長い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。これに対し、ナノコラム１０ｄは、比較的短い波長の光エネルギーを電気エネルギーに変換できる。
【００４３】
次に、第４実施形態に係る太陽電池１ｄの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｄを用意する。次に、図３（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板６ｄの第２表面Ｍ１ｄ上に第２導電型の半導体領域８ｄを形成する。半導体領域８ｄの形成の後、図３（ｃ）に示す工程と同様に、半導体領域８ｄ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｄを形成する。図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｄの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｄを形成する。そして、複数の第２ナノコラム部１４ｄの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第３ナノコラム部１６ｄを形成する。第１ナノコラム部１２ｄ、第２ナノコラム部１４ｄ及び第３ナノコラム部１６ｄはナノコラム１０ｄを成す。ナノコラム１０ｄの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｄの端部に第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｄを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｄ上に第２のＩｎＧａＮ部２２ｄを形成する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｄ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｄはＩｎＧａＮ領域１８ｄを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｄの形成の後、半導体基板６ｄの第１表面Ｍ１ｄ上に第１電極２ｄを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｄ上（第２のＩｎＧａＮ部２２ｄ上）に第２電極２４ｄを形成する。第１電極２ｄ及び第２電極２４ｄの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｄを得る。
【００４４】
以上説明したように、太陽電池１ｄは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｄを有する。このナノコラム１０ｄは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｄのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、半導体基板６ｄの材料（例えばＳｉ）のバンドギャップは、ナノコラム１０ｄの材料（ＩｎＧａＮ）のバンドギャップと異なる。このため、半導体基板６ｄと半導体領域８ｄとにより形成されるｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長と、ナノコラム１０ｄのｐｎ接合において電気エネルギーに変換される光の波長とは異なる。よって、異なった波長の光から電気エネルギーの取り出しが可能となる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｄに設けられる。このため、ナノコラム１０ｄに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｄやＩｎＧａＮ領域１８ｄにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｄやＩｎＧａＮ領域１８ｄにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００４５】
＜第５実施形態＞
図５（ａ）を参照して、第５実施形態に係る太陽電池１ｅの構成を説明する。太陽電池１ｅは、第１電極２ｅと、第１導電型の半導体基板６ｅとを備える。半導体基板６ｅは、第１表面Ｍ１ｅと第１表面Ｍ１ｅの反対側にある第２表面Ｍ２ｅとを有する。第１電極２ｅは、第１表面Ｍ１ｅ上に設けられている。第１電極２ｅの材料は、半導体基板６ｅがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｅがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｅがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｅがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｅは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｅは、半導体基板６ｅの第２表面Ｍ２ｅ上に設けられたナノコラム領域９ｅを更に備える。ナノコラム領域９ｅは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｅを有する。太陽電池１ｅは、ナノコラム領域９ｅ上に設けられた第２電極２４ｅを更に備える。第２電極２４ｅの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。第２電極２４ｅは、複数のナノコラム１０ｅに接続されている。第２電極２４ｅの形状は、図２に示す第１実施形態に係る第２電極２４ａの形状と同様である。
【００４６】
ナノコラム１０ｅは、半導体基板６ｅから第２電極２４ｅに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｅは、半導体基板６ｅから第２電極２４ｅに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｅと第２導電型の第２ナノコラム部１４ｅとを有する。第１ナノコラム部１２ｅは半導体領域８ｅ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｅは第１ナノコラム部１２ｅの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｅと第２ナノコラム部１４ｅとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｅは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｅを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｅを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板６ｅから第２電極２４ｅに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｅに設けることが可能である。
【００４７】
次に、第５実施形態に係る太陽電池１ｅの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｅを用意する。そして、半導体基板６ｅ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｅを形成する。第１ナノコラム部１２ｅの形成の後、複数の第１ナノコラム部１２ｅの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｅを形成する。そして、複数の第２ナノコラム部１４ｅの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第３ナノコラム部１６ｅを形成する。第１ナノコラム部１２ｅ、第２ナノコラム部１４ｅ及び第３ナノコラム部１６ｅはナノコラム１０ｅを成す。ナノコラム１０ｅの形成の後、図３（ｅ）に示す工程と図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第２電極２４ａの形成方法と同様に、複数のナノコラム１０ｅから成るナノコラム領域９ｅ上に、第２電極２４ｅを形成すると共に、半導体基板６ｅの第２表面Ｍ２ｅ上に第１電極２ｅを形成する。そして、ダイシング処理を経て太陽電池１ｅを得る。
【００４８】
以上説明したように、太陽電池１ｅは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｅを有する。このナノコラム１０ｅは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｅのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｅに設けられる。このため、ナノコラム１０ｅに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｅにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｅにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００４９】
＜第６実施形態＞
図５（ｂ）を参照して、第６実施形態に係る太陽電池１ｆの構成を説明する。太陽電池１ｆは、第１電極２ｆと、第１導電型の半導体基板６ｆとを備える。半導体基板６ｆは、第１表面Ｍ１ｆと第１表面Ｍ１ｆの反対側にある第２表面Ｍ２ｆとを有する。第１電極２ｆは、第１表面Ｍ１ｆ上に設けられている。第１電極２ｆの材料は、半導体基板６ｆがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｆがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｆがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｆがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｆは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｆは、半導体基板６ｆの第２表面Ｍ２ｆ上に設けられたナノコラム領域９ｆを更に備える。ナノコラム領域９ｆは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｆを有する。太陽電池１ｆは、ナノコラム領域９ｆ上に設けられた第２導電型のＩｎＧａＮ領域１８ｆを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｆは、複数のナノコラム１０ｆに接続されている。太陽電池１ｆは、ＩｎＧａＮ領域１８ｆ上に設けられた第２電極２４ｆを更に備える。第２電極２４ｆの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００５０】
ナノコラム１０ｆは、半導体基板６ｆからＩｎＧａＮ領域１８ｆに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｆは、半導体基板６ｆからＩｎＧａＮ領域１８ｆに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｆと第２導電型の第２ナノコラム部１４ｆとを有する。第１ナノコラム部１２ｆは半導体領域８ｆ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｆは第１ナノコラム部１２ｆの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｆと第２ナノコラム部１４ｆとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｆは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｆを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｆを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板６ｆからＩｎＧａＮ領域１８ｆに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｆに設けることが可能である。
【００５１】
次に、第６実施形態に係る太陽電池１ｆの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｆを用意する。次に、半導体基板６ｆ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｆを形成する。そして、図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｆの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｆを形成する。第１ナノコラム部１２ｆと第２ナノコラム部１４ｆとはナノコラム１０ｆを成す。ナノコラム１０ｆの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｆの端部にＩｎＧａＮ領域１８ｆを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｆがＩｎＧａＮ領域１８ｆに接続される。ＩｎＧａＮ領域１８ｆの形成の後、半導体基板６ｆの第１表面Ｍ１ｆ上に第１電極２ｆを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｆ上に第２電極２４ｆを形成する。第１電極２ｆ及び第２電極２４ｆの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｆを得る。
【００５２】
以上説明したように、太陽電池１ｆは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｆを有する。このナノコラム１０ｆは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｆのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｆに設けられる。このため、ナノコラム１０ｆに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｆやＩｎＧａＮ領域１８ｆにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｆやＩｎＧａＮ領域１８ｆにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００５３】
＜第７実施形態＞
図５（ｃ）を参照して、第７実施形態に係る太陽電池１ｇの構成を説明する。太陽電池１ｇは、第１電極２ｇと、第１導電型の半導体基板６ｇとを備える。半導体基板６ｇは、第１表面Ｍ１ｇと第１表面Ｍ１ｇの反対側にある第２表面Ｍ２ｇとを有する。第１電極２ｇは、第１表面Ｍ１ｇ上に設けられている。第１電極２ｇの材料は、半導体基板６ｇがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｇがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｇがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｇがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｇは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｇは、半導体基板６ｇの第２表面Ｍ２ｇ上に設けられたナノコラム領域９ｇを更に備える。ナノコラム領域９ｇは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｇを有する。太陽電池１ｇは、ナノコラム領域９ｇ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｇを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｇは、複数のナノコラム１０ｇに接続されている。太陽電池１ｇは、ＩｎＧａＮ領域１８ｇ上に設けられた第２電極２４ｇを更に備える。第２電極２４ｇの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００５４】
ナノコラム１０ｇは、半導体基板６ｇからＩｎＧａＮ領域１８ｇに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｇは、第１導電型を示す。ＩｎＧａＮ領域１８ｇは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｇと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｇとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｇは、ナノコラム領域９ｇ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｇは、複数のナノコラム１０ｇに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｇは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｇ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｇと第２のＩｎＧａＮ部２２ｇとは、ｐｎ接合を形成する。
【００５５】
次に、第７実施形態に係る太陽電池１ｇの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｇを用意する。次に、半導体基板６ｇ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数のナノコラム１０ｇを形成する。そして、複数のナノコラム１０ｇの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｇを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｇ上に第２導電型の第２のＩｎＧａＮ部２２ｇを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｇがＩｎＧａＮ領域１８ｇに接続される。第１のＩｎＧａＮ部２０ｇ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｇはＩｎＧａＮ領域１８ｇを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｇの形成の後、半導体基板６ｇの第１表面Ｍ１ｃ上に第１電極２ｇを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｇ上（第２のＩｎＧａＮ部２２ｇ上）に第２電極２４ｇを形成する。第１電極２ｇ及び第２電極２４ｇの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｇを得る。
【００５６】
以上説明したように、太陽電池１ｇは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｇを有する。このナノコラム１０ｇは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、ナノコラム１０ｇやＩｎＧａＮ領域１８ｇにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｇやＩｎＧａＮ領域１８ｇにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００５７】
＜第８実施形態＞
図５（ｄ）を参照して、第８実施形態に係る太陽電池１ｈの構成を説明する。太陽電池１ｈは、第１電極２ｈと、第１導電型の半導体基板６ｈとを備える。半導体基板６ｈは、第１表面Ｍ１ｈと第１表面Ｍ１ｈの反対側にある第２表面Ｍ２ｈとを有する。第１電極２ｈは、第１表面Ｍ１ｈ上に設けられている。第１電極２ｈの材料は、半導体基板６ｈがｎ型シリコンの場合には例えばＡｌ、ＡｕＳｂであり、半導体基板６ｈがｐ型シリコンの場合には例えばＡｌであり、半導体基板６ｈがｎ型ＧａＡｓの場合には例えばＮｉ／ＡｕＧｅであり、半導体基板６ｈがｐ型ＧａＡｓの場合には例えばＡｕＺｎである。半導体基板６ｈは、シリコン又はＧａＡｓから成る。太陽電池１ｈは、半導体基板６ｈの第２表面Ｍ２ｈ上に設けられたナノコラム領域９ｈを更に備える。ナノコラム領域９ｈは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｈを有する。太陽電池１ｈは、ナノコラム領域９ｈ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｈを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｈは、複数のナノコラム１０ｈに接続されている。太陽電池１ｈは、ＩｎＧａＮ領域１８ｈ上に設けられた第２電極２４ｈを更に備える。第２電極２４ｈの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００５８】
ナノコラム１０ｈは、半導体基板６ｈからＩｎＧａＮ領域１８ｈに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｈは、半導体基板６ｈからＩｎＧａＮ領域１８ｈに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｈ、第２導電型の第２ナノコラム部１４ｈ及び第３ナノコラム部１６ｈとを有する。第１ナノコラム部１２ｈは半導体基板６ｈ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｈは第１ナノコラム部１２ｈの端部に設けられている。第３ナノコラム部１６ｈは第２ナノコラム部１４ｈの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｈと第２ナノコラム部１４ｈとは、ｐｎ接合を形成する。第２ナノコラム部１４ｈと第３ナノコラム部１６ｈとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｈは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｈ及び第３ナノコラム部１６ｈを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｈを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、半導体基板６ｈからＩｎＧａＮ領域１８ｈに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｈに設けることが可能である。
【００５９】
ＩｎＧａＮ領域１８ｈは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｈと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｈとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｈは、ナノコラム領域９ｈ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｈは、複数のナノコラム１０ｈに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｈは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｈ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｈと第２のＩｎＧａＮ部２２ｈとにより、一つのｐｎ接合が形成されている。
【００６０】
次に、第８実施形態に係る太陽電池１ｈの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｈを用意する。次に、半導体基板６ｈ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｈを形成する。図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｈの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｈを形成する。そして、複数の第２ナノコラム部１４ｈの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第３ナノコラム部１６ｈを形成する。第１ナノコラム部１２ｈ、第２ナノコラム部１４ｈ及び第３ナノコラム部１６ｈはナノコラム１０ｈを成す。ナノコラム１０ｈの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｈの端部に第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｈを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｈ上に第２のＩｎＧａＮ部２２ｈを形成する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｈ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｈはＩｎＧａＮ領域１８ｈを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｈの形成の後、半導体基板６ｈの第１表面Ｍ１ｈ上に第１電極２ｈを形成し、ＩｎＧａＮ領域１８ｈ上（第２のＩｎＧａＮ部２２ｈ上）に第２電極２４ｈを形成する。第１電極２ｈ及び第２電極２４ｈの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｈを得る。
【００６１】
以上説明したように、太陽電池１ｈは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｈを有する。このナノコラム１０ｈは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｈのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｆに設けられる。このため、ナノコラム１０ｆに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｈやＩｎＧａＮ領域１８ｈにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｈやＩｎＧａＮ領域１８ｈにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００６２】
＜第９実施形態＞
図６（ａ）を参照して、第９実施形態に係る太陽電池１ｉの構成を説明する。太陽電池１ｉは、第１電極２ｉと、第１電極２ｉ上に設けられたナノコラム領域９ｉとを備える。第１電極２ｉの材料は、例えばＴｉ／Ａｌである。第１電極２ｉの形状は、図２に示す第１実施形態に係る第２電極２４ａの形状と同様である。ナノコラム領域９ｉは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｉを有する。太陽電池１ｉは、ナノコラム領域９ｉ上に設けられた第２導電型のＩｎＧａＮ領域１８ｉを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｉは、複数のナノコラム１０ｉに接続されている。太陽電池１ｉは、ＩｎＧａＮ領域１８ｉ上に設けられた第２電極２４ｉを更に備える。第２電極２４ｉの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００６３】
ナノコラム１０ｉは、第１電極２ｉからＩｎＧａＮ領域１８ｉに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｉは、第１電極２ｉからＩｎＧａＮ領域１８ｉに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｉと第２導電型の第２ナノコラム部１４ｉとを有する。第１ナノコラム部１２ｉは第１電極２ｉ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｉは第１ナノコラム部１２ｉの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｉと第２ナノコラム部１４ｉとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｉは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｉを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｉを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、第１電極２ｉからＩｎＧａＮ領域１８ｉに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｉに設けることが可能である。
【００６４】
太陽電池１ｉは、第１電極２ｉから太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｉ及びＩｎＧａＮ領域１８ｉに含まれるＩｎは、第１電極２ｉに近いほど組成比が小さい。逆に、第２電極２４ｉ側から太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｉ及びＩｎＧａＮ領域１８ｉに含まれるＩｎは、第１電極２ｉに近いほど組成比が大きい。
【００６５】
次に、第９実施形態に係る太陽電池１ｉの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｉを用意する。次に、半導体基板６ｉ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｉを形成する。そして、図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｉの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｉを形成する。ナノコラム１０ｉの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｉの端部にＩｎＧａＮ領域１８ｉを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｉがＩｎＧａＮ領域１８ｉに接続される。第１ナノコラム部１２ｉと第２ナノコラム部１４ｉとはナノコラム１０ｉを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｉの形成の後、半導体基板６ｉを第１ナノコラム部１２ｉから分離する。その後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第１電極２ａの形成方法と同様にして、第１ナノコラム部１２ｉの端部に第１電極２ｉを形成する。第１電極２ｉの形成の後（若しくは第１電極２ｉの形成の前）に、ＩｎＧａＮ領域１８ｉ上に第２電極２４ｉを形成する。第１電極２ｉ及び第２電極２４ｉの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｉを得る。
【００６６】
以上説明したように、太陽電池１ｉは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｉを有する。このナノコラム１０ｉは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｉのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｉに設けられる。このため、ナノコラム１０ｉに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｉやＩｎＧａＮ領域１８ｉにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｉやＩｎＧａＮ領域１８ｉにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００６７】
＜第１０実施形態＞
図７（ｂ）を参照して、第１０実施形態に係る太陽電池１ｊの構成を説明する。太陽電池１ｊは、第１電極２ｊと、第１電極２ｊ上に設けられたナノコラム領域９ｊとを備える。第１電極２ｊの材料は、例えばＴｉ／Ａｌである。第１電極２ｊの形状は、図２に示す第１実施形態に係る第２電極２４ａの形状と同様である。ナノコラム領域９ｊは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｊを有する。太陽電池１ｊは、ナノコラム領域９ｊ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｊを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｊは、複数のナノコラム１０ｊに接続されている。太陽電池１ｊは、ＩｎＧａＮ領域１８ｊ上に設けられた第２電極２４ｊを更に備える。第２電極２４ｊの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００６８】
ナノコラム１０ｊは、第１電極２ｊからＩｎＧａＮ領域１８ｊに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｊは、第１導電型を示す。ＩｎＧａＮ領域１８ｊは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｊと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｊとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｊは、ナノコラム領域９ｊ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｊは、複数のナノコラム１０ｊに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｊは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｊ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｊと第２のＩｎＧａＮ部２２ｊとは、ｐｎ接合を形成する。
【００６９】
太陽電池１ｊは、第１電極２ｊから太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｊ及びＩｎＧａＮ領域１８ｊに含まれるＩｎは、第１電極２ｊに近いほど組成比が小さい。逆に、第２電極２４ｊ側から太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｊ及びＩｎＧａＮ領域１８ｊに含まれるＩｎは、第１電極２ｊに近いほど組成比が大きい。
【００７０】
次に、第１０実施形態に係る太陽電池１ｊの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｊを用意する。次に、図３（ｂ）に示す工程と同様に、半導体基板６ｊの第２表面Ｍ１ｊ上に第２導電型の半導体領域８ｊを形成する。半導体領域８ｊの形成の後、半導体領域８ｊ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数のナノコラム１０ｊを形成する。そして、複数のナノコラム１０ｊの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｊを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｊ上に第２導電型の第２のＩｎＧａＮ部２２ｊを形成する。このため、複数の第２ナノコラム部１４ｊがＩｎＧａＮ領域１８ｊに接続される。第１のＩｎＧａＮ部２０ｊ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｊはＩｎＧａＮ領域１８ｊを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｊの形成の後、半導体基板６ｊを第１ナノコラム部１２ｊから分離する。その後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第１電極２ａの形成方法と同様にして、第１ナノコラム部１２ｊの端部に第１電極２ｊを形成する。第１電極２ｊの形成の後（若しくは第１電極２ｊの形成の前）に、第２のＩｎＧａＮ部２２ｊ上に第２電極２４ｊを形成する。第１電極２ｊ及び第２電極２４ｊの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｊを得る。
【００７１】
以上説明したように、太陽電池１ｊは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｊを有する。このナノコラム１０ｊは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、ナノコラム１０ｊやＩｎＧａＮ領域１８ｊにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｊやＩｎＧａＮ領域１８ｊにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【００７２】
＜第１１実施形態＞
図７（ｃ）を参照して、第１１実施形態に係る太陽電池１ｋの構成を説明する。太陽電池１ｋは、第１電極２ｋと、第１電極２ｋ上に設けられたナノコラム領域９ｋとを備える。第１電極２ｋの材料は、例えばＴｉ／Ａｌである。第１電極２ｋの形状は、図２に示す第１実施形態に係る第２電極２４ａの形状と同様である。ナノコラム領域９ｋは、ＩｎＧａＮから成る複数のナノコラム１０ｋを有する。太陽電池１ｋは、ナノコラム領域９ｋ上に設けられたＩｎＧａＮ領域１８ｋを更に備える。ＩｎＧａＮ領域１８ｋは、複数のナノコラム１０ｋに接続されている。太陽電池１ｋは、ＩｎＧａＮ領域１８ｋ上に設けられた第２電極２４ｋを更に備える。第２電極２４ｋの材料は、例えばＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ａｕ、ＩＴＯ電極等の半透明電極である。
【００７３】
ナノコラム１０ｋは、第１電極２ｋからＩｎＧａＮ領域１８ｋに向かう方向に延びている。ナノコラム１０ｋは、第１電極２ｋからＩｎＧａＮ領域１８ｋに向かって順次設けられた第１導電型の第１ナノコラム部１２ｋ、第２導電型の第２ナノコラム部１４ｋ及び第３ナノコラム部１６ｋとを有する。第１ナノコラム部１２ｋは第１電極２ｋ上に設けられている。第２ナノコラム部１４ｋは第１ナノコラム部１２ｋの端部に設けられている。第３ナノコラム部１６ｋは第２ナノコラム部１４ｋの端部に設けられている。第１ナノコラム部１２ｋと第２ナノコラム部１４ｋとは、ｐｎ接合を形成する。第２ナノコラム部１４ｋと第３ナノコラム部１６ｋとは、ｐｎ接合を形成する。ナノコラム１０ｋは、一又は複数の第１導電型のナノコラム部（第１ナノコラム部１２ｋ及び第３ナノコラム部１６ｋを含む）と一又は複数の第２導電型のナノコラム部（第２ナノコラム部１４ｋを含む）とを有し、第１導電型のナノコラム部と第２導電型のナノコラム部とは、第１電極２ｋからＩｎＧａＮ領域１８ｋに向かって順に設けられていてもよい。この場合、第１導電型のナノコラム部と、第２導電型のナノコラム部とは、ｐｎ接合を形成する。現在、三つの第１導電型のナノコラム部と二つの第２導電型のナノコラム部とを交互に設けることによって、五つのｐｎ接合をナノコラム１０ｋに設けることが可能である。
【００７４】
ＩｎＧａＮ領域１８ｋは、第１導電型を示す第１のＩｎＧａＮ部２０ｋと、第２導電型を示す第２のＩｎＧａＮ部２２ｋとを有する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｋは、ナノコラム領域９ｋ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｋは、複数のナノコラム１０ｋに接続されている。第２のＩｎＧａＮ部２２ｋは、第１のＩｎＧａＮ部２０ｋ上に設けられている。第１のＩｎＧａＮ部２０ｋと第２のＩｎＧａＮ部２２ｋとは、ｐｎ接合を形成する。
【００７５】
太陽電池１ｋは、第１電極２ｋから太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｋ及びＩｎＧａＮ領域１８ｋに含まれるＩｎは、第１電極２ｋに近いほど組成比が小さい。逆に、第２電極２４ｋ側から太陽光を入射させる場合には、ナノコラム１０ｋ及びＩｎＧａＮ領域１８ｋに含まれるＩｎは、第１電極２ｋに近いほど組成比が大きい。
【００７６】
次に、第１１実施形態に係る太陽電池１ｋの製造工程を説明する。図３（ａ）に示す工程と同様に、まず、第１導電型の半導体基板６ｋを用意する。次に、半導体基板６ｋ上にＩｎＧａＮから成る第１導電型の複数の第１ナノコラム部１２ｋを形成する。図３（ｄ）に示す工程と同様に、複数の第１ナノコラム部１２ｋの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第２導電型の第２ナノコラム部１４ｋを形成する。そして、複数の第２ナノコラム部１４ｋの各端部に、ＩｎＧａＮから成る第１導電型の第３ナノコラム部１６ｋを形成する。第１ナノコラム部１２ｋ、第２ナノコラム部１４ｋ及び第３ナノコラム部１６ｋはナノコラム１０ｋを成す。ナノコラム１０ｋの形成の後、複数の第２ナノコラム部１４ｋの端部に第１導電型の第１のＩｎＧａＮ部２０ｋを形成し、この第１のＩｎＧａＮ部２０ｋ上に第２のＩｎＧａＮ部２２ｋを形成する。第１のＩｎＧａＮ部２０ｋ及び第２のＩｎＧａＮ部２２ｋはＩｎＧａＮ領域１８ｋを成す。ＩｎＧａＮ領域１８ｋの形成の後、半導体基板６ｋを第１ナノコラム部１２ｋから分離する。その後、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す第１電極２ａの形成方法と同様にして、第１ナノコラム部１２ｋの端部に第１電極２ｋを形成する。第１電極２ｋの形成の後（若しくは第１電極２ｋの形成の前）に、ＩｎＧａＮ領域１８ｋ上に第２電極２４ｋを形成する。第１電極２ｋ及び第２電極２４ｋの形成の後、ダイシング処理を経て太陽電池１ｋを得る。
【００７７】
以上説明したように、太陽電池１ｋは、ＩｎＧａＮから成るナノコラム１０ｋを有する。このナノコラム１０ｋは、バルク状の窒化ガリウム系半導体領域に比較して低い転位密度を有する。このため、半導体の結晶品質が向上され、光エネルギーから電気エネルギーへの変換効率が高くなる。また、各ナノコラム１０ｋのｐｎ接合に光が入射する。これにより、バルク状の半導体領域にｐｎ接合を設ける場合に比較して、より多くの光が受光できる。また、複数のｐｎ接合がナノコラム１０ｋに設けられる。このため、ナノコラム１０ｋに設けられるｐｎ接合が多いほど、より多くの太陽光を電気エネルギーに変換できる。また、ナノコラム１０ｋやＩｎＧａＮ領域１８ｋにおけるＩｎ組成比を変化させても、良好な結晶性は保たれる。このため、ナノコラム１０ｋやＩｎＧａＮ領域１８ｋにおけるＩｎ組成比の調整が、結晶性を損なうことなく可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態に係る太陽電池の内部構成を説明するための断面図である。
【図２】ナノコラム上に設ける電極の構成を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る太陽電池の製造工程を説明するための図である。
【図４】ナノコラム上における電極の形成方法を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る太陽電池の内部構成を説明するための断面図である。
【図６】実施形態に係る太陽電池の内部構成を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ａ〜１ｋ…太陽電池、２ａ〜２ｋ…第１電極、６ａ〜６ｋ…半導体基板、８ａ〜８ｄ…半導体領域、９ａ〜９ｋ…ナノコラム領域、１０ａ〜１０ｋ…ナノコラム、１２ａ，１２ｂ，１２ｄ〜１２ｇ，１２ｉ，１２ｋ…第１ナノコラム部、１４ａ，１４ｂ，１４ｄ〜１４ｆ，１４ｈ，１４ｉ，１４ｋ…第２ナノコラム部、１６ｄ，１６ｈ，１６ｋ…第３ナノコラム部、１８ｂ〜１８ｄ，１８ｆ〜１８ｋ…ＩｎＧａＮ領域、２０ｃ，２０ｄ，２０ｇ，２０ｈ，２０ｊ，２０ｋ…第１のＩｎＧａＮ部、２１ａ〜２１ｋ…第１電極、２２ｃ，２２ｄ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｊ，２２ｋ…第２のＩｎＧａＮ部、２４ａ〜２４ｋ…第２電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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